Hule huller er skærpende at køre over, og de kan forårsage skader for milliarder af dollars hvert år på bilhjul, dæk og affjedring. I øjeblikket fylder vejpersonale disse huller ud med kulbrinteholdig asf alt, men det materiale kan udvaskes og forurene miljøet. Nu rapporterer forskere om en helt ny måde at reparere veje på, som også er miljøvenlige - ved at bruge en rest af spildevandsbehandling kaldet grus, som norm alt bortskaffes på lossepladser.
Forskerne vil præsentere deres resultater i dag ved American Chemical Society (ACS) Virtual Meeting & Expo i efteråret 2020.
"Vi havde en idé om at aflede spildevandsgrus fra lossepladser og gøre det til et salgbart produkt," siger Zhongzhe Liu, Ph. D., som præsenterer arbejdet. "Vi formulerede det til en keramisk mørtel, der kunne bruges som et plaster til reparation af huller." Stoffet, kendt som grit assisted patch (GAP), er i sidste ende sikrere for miljøet end kulbrintebaseret asf alt.
Men grus, et tungt, ubiologisk nedbrydeligt fast stof, kræver behandling for at blive GAP. Først behandles spildevand indeholdende spildevand, madrester og andet affald på renseanlæg. Resultatet er rent vand, der slippes ud i vandløb, men også faste stoffer fra forbehandlingen, der mest er sand og grus, og det kaldes grus. Fordi grus indeholder patogener og urenheder, der gør det uegnet til direkte genanvendelse, bliver det norm alt bragt til en losseplads og begravet.
Liu, som er på California State University-Bakersfield, og hans samarbejdspartnere ledte efter måder at gøre grus nyttigt, måske som vejmateriale. De besluttede at inkorporere det i en kemisk bundet fosfatkeramik (CBPC). CBPC'er bruges rutinemæssigt til at behandle farligt eller radioaktivt affald til bortskaffelse, men ingen havde endnu brugt dette på spildevandsprodukter.
Fordi en CBPC indeholder ingredienser, der ville inaktivere mikrober, mente forskerne, at dette kunne være en god måde at dræbe patogener og ende med et materiale, der sikkert kunne anvendes på veje. "I det første trin i at lave en CBPC blander vi det våde grus med calciumoxid og magnesiumoxid, som danner en alkalisk grus-opslæmning, der forhindrer spredning af patogener," siger Liu. "Det andet trin er at tilsætte en svag syre, kaliumdihydrogenphosphat, til den patogen-minimerede alkaliske opslæmning for at danne grit-CBPC-mørtelen."
Konventionel asf altplaster indeholder bitumen, en klæbrig, sort rest, der er tilbage efter petroleumsdestillation. Det konventionelle plaster indeholder polycykliske aromatiske kulbrinter (kendt som PAH'er), som er en risiko for menneskers sundhed. Et korn-formuleret plaster eliminerer denne miljømæssige bekymring, fordi dens matrix er sammensat af calcium- og magnesiumoxider, der ikke er giftige for mennesker.
Hidtil har forskerne analyseret GAP-ydeevnen i laboratoriet og vist, at den har en trykstyrke, der kan sammenlignes med asf altbelægning, og de mener, at dens levetid vil være overlegen end asf altbaserede lapper. Gruppen har indgivet patent på GAP baseret på disse indledende resultater. I mellemtiden arbejder de på at forbedre GAP's trykstyrke yderligere, så det potentielt kan bruges til andre applikationer, såsom at bygge hjulstop for enden af parkeringspladser.
Det næste trin for at få GAP på markedet som et hul i hullerne er at evaluere dets bindingsstyrke, når det er i kontakt med eksisterende fortov, og dets holdbarhed, når det udsættes for miljømæssige ekstremer. Holdet arbejder i øjeblikket på demonstrationsskalaeksperimenter for at teste GAP i felten på en operationel vejbane med almindelig trafik. Om nødvendigt vil de undersøge tilsætningsstoffer for yderligere at forbedre det nye materiales mekaniske egenskaber og holdbarhed. Derudover planlægger de at foretage en side-by-side sammenligning af GAP og konventionel patch for at få en grundig forståelse af de fordele, det giver i form af CO2-fodaftryk og økonomisk fordel.
